Công nghệ điện toán biên (MEC) và các nền tảng mã nguồn mở cho triển khai MEC

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Công nghệ điện toán biên (MEC) và các nền tảng mã nguồn mở cho triển khai MEC nghiên cứu kiến trúc tham chiếu MEC và trình bày các yêu cầu cần thiết đối với MEC để phục vụ cho việc triển khai MEC trong các nghiên cứu, ứng dụng tương lai.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ điện toán biên (MEC) và các nền tảng mã nguồn mở cho triển khai MEC

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN BIÊN (MEC) VÀ CÁC NỀN TẢNG MÃ NGUỒN MỞ CHO TRIỂN KHAI MEC Võ Tá Hoàng1, Tạ Quang Chiểu1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: hoangvota@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG làm tiền đề cho việc triển khai thực tế công Trong kỷ nguyên của cuộc cách mạng nghệ này. công nghiệp 4.0, số lượng các thiết bị đầu 2. KHUNG VÀ KIẾN TRÚC MEC cuối trong các hệ thống Internet vạn vật (IoT) tăng lên nhanh chóng đạt đến số lượng hàng 2.1. Khung MEC tỷ thiết bị cùng với sự xuất hiện của nhiều ứng dụng mới, chẳng hạn như xe kết nối- thông minh, máy bay không người lái, phát trực tiếp các sự kiện, trò chơi điện tử trực tuyến thời gian thực, thực tế tăng cường và các ứng dụng trí tuệ nhân tạo đòi hỏi hệ thống có khả năng đáp ứng độ trễ cực thấp, năng lực xử lý, tính toán lớn, do đó sẽ hiệu quả hơn khi áp dụng phân tích và sử dụng dữ liệu ngay tại biên mạng thay vì gửi về đám mây hay trung tâm dữ liệu. Năm 2014 ETSI (European Telecommunications Standards Institute) đưa ra khái niệm điện toán biên di động (Mobile Edge Computing - MEC) và các lý thuyết về kiến trúc, nền tảng cũng như Hình 1. Khung MEC[2] ý tưởng triển khai công nghệ này. Mục tiêu Khung MEC bao gồm (Hình 1): chính của công nghệ MEC là tối ưu hóa tài - MEC máy chủ gồm: Nền tảng MEC; nguyên di động bằng cách lưu trữ các ứng Ứng dụng MEC và Nền tảng ảo hóa; dụng tính toán chuyên sâu, tiền xử lý dữ liệu - Quản lý mức hệ thống MEC; lớn trước khi gửi lên đám mây, cho phép sử - Quản lý mức máy chủ MEC; dụng các dịch vụ đám mây trong phạm vi gần - Các thực thể ngoại vi liên quan như các với thuê bao di động và cung cấp dịch vụ thực thể mức mạng [2]. nhận biết ngữ cảnh với sự hỗ trợ của thông 2.2. Kiến trúc MEC tin mạng truy cập vô tuyến [1]. Kiến trúc MEC mô tả các thành phần chức MEC là công nghệ hứa hẹn và tiềm năng năng bao gồm hệ thống biên đa truy cập và đáp ứng các ứng dụng đòi hỏi thời gian thực, các điểm tham chiếu giữa chúng. Hình 2 yêu cầu tính toán lớn, do đó, nghiên cứu kiến miêu tả kiến trúc tham chiếu hệ thống biên đa trúc, nền tảng và một số yêu cầu đối với công truy cập chung. Có 3 nhóm các điểm tham nghệ MEC cũng như tìm hiểu về phần cứng chiếu được định nghĩa giữa các thực thể và nền tảng phần mềm MEC là cần thiết để hệ thống: 134
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 - Các điểm tham chiếu đến chức năng nền - Lọc và dẫn luồng lưu lượng của ứng tảng MEC (Mp); dụng: - Các điểm tham chiếu quản lý (Mm); Nền tảng MEC cho phép thực thi, cập nhật - Các điểm tham chiếu kết nối với các thực và vô hiệu hóa các quy luật lưu lượng của thể bên ngoài (Mx) [2]. ứng dụng MEC, và ứng dụng các quy luật này đối với mặt phẳng dữ liệu cơ bản. Điều này cho phép định tuyến lưu lượng IP hoặc khai thác các ứng dụng MEC hoặc các mạng truy cập cục theo các quy luật lưu lượng đã được cấu hình. - Duy trì kết nối giữa UE và bản sao ứng dụng MEC: Sau khi UE thay đổi vị trí trong mạng di động thì vẫn có một số ứng dụng MEC chờ để tiếp tục phục vụ UE. Vì vậy, kết nối giữa ứng dụng thiết bị và ứng dụng MEC cần được duy trì để đảm bảo tính liên tục của dịch vụ, đảm bảo khả năng đáp ứng kịp thời đối với một ứng dụng MEC. Hình 2. Kiến trúc MEC [2] - Di chuyển bản sao ứng dụng trong hệ thống MEC: 2.3. Yêu cầu đối với một nền tảng MEC Việc di chuyển bản sao ứng dụng từ máy - Lựa chọn máy chủ MEC: chủ nguồn đến máy chủ đích được thực hiện Bộ điều phối MEC nhận yêu cầu được bởi bộ điều phối MEC kích hoạt tính năng di kích hoạt bởi hệ thống hỗ trợ điều hành chuyển bản sao ứng dụng. Trong trường hợp (OSS), bên thứ ba hoặc một ứng dụng thiết bị đó, bản sao ứng dụng vẫn chạy trong máy để chạy ứng dụng MEC. Thông tin về ứng chủ nguồn, trong lúc nó được sao chép tới dụng được cung cấp cho hệ thống như vị trí máy chủ đích. Khi tiến trình này hoàn thành, mà ứng dụng cần được hoạt động, các yêu bản sao sau đó chạy trên máy chủ đích và cầu và luật ứng dụng khác, cũng như vị trí tiếp nhận lưu lượng từ UE. của bản sao ứng dụng nếu nó chưa được cài - Di chuyển bản sao ứng dụng giữa hệ thống đặt trong hệ thống MEC. Dưới một số hoàn MEC và môi trường đám mây bên ngoài: cảnh cụ thể (ví dụ sự kiện di động của thiết bị Một tính năng khác nữa của nền tảng MEC người dùng (UE) dẫn đến độ trễ tăng, quyết đó là cho phép di chuyển bản sao ứng dụng ra định cân bằng tải), bộ điều phối MEC có thể khỏi hệ thống MEC đến môi trường đám mây lựa chọn một máy chủ mới và khởi tạo nhiệm ngoài, hoặc từ một đám mây ngoài vào trong vụ truyền tải bản sao ứng dụng hoặc thông tin hệ thống MEC theo yêu cầu của UE [3]. trạng thái liên quan đến ứng dụng từ máy chủ nguồn tới máy chủ đích. 3. PHẦN CỨNG VÀ NỀN TẢNG PHẦN - Hỗ trợ dịch vụ DNS: MỀM CHO TRIỂN KHAI MEC Nền tảng MEC cung cấp khả năng truy cập Để đảm bảo tối ưu lưu lượng trong mạng tới DNS bao gồm một máy chủ tên miền và tránh sự tắc nghẽn mạng và giảm độ trễ xử lý một chức năng cấp phép/lưu trữ. Trình quản lý dữ liệu cần lựa chọn phần cứng và phần mềm MEC gửi các luật DNS tới nền tảng MEC và phù hợp với từng Usecase để triển khai MEC. dựa trên cấu hình hoặc các yêu cầu từ ứng Nghiên cứu về nền tảng MEC chỉ ra máy chủ dụng MEC, nền tảng MEC cấu hình cho bản đồ MEC là phần cứng quan trọng nhất trong hệ đối sánh giữa địa chỉ IP và tên miền FQDN của nó vào DNS dựa trên cấc quy luật này. thống MEC. Ngoài ra, nền tảng phần mềm 135
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 quan trọng nhất trong MEC là các phần mềm các cấu hình để giảm độ phức tạp, có khả quản lý mức hệ thống và các phần mềm quản năng hỗ trợ nhiều kiểu kiến trúc như Máy ảo lý mức máy chủ. Đối với một hệ thống MEC, (VM), Container, Micro-services. Nền tảng chúng ta không bắt buộc phải sử dụng cả phần mềm MEC của LF Akraino được thiết phần cứng và phần mềm của cùng một hãng kế đáp ứng cao về bảo mật, tăng tính tự động mà có thể sử dụng phần cứng của hãng này trong việc quản lý vòng đời và các hoạt động và nền tảng phần mềm của đơn vị khác bởi vì của hệ thống do đó giảm chi phí hoạt động. các nền tảng MEC cần tuân thủ theo chuẩn Một nền tảng phần mềm MEC khác là kiến trúc và nền tảng mà chúng ta đã đưa ra ở EdgeGallery cũng cung cấp các tính năng phần trước. Bài báo này không đi vào cụ thể tuân theo kiến trúc và nền tảng mà ETSI một ứng dụng nào mà sẽ đưa ra một số phần MEC API đưa ra. Nền tảng EdgeGallery hỗ cứng và nền tảng phần cho triển khai hệ trợ cài cài đặt và triển khai IaaS/PaaS/ứng thống MEC. dụng và tạo tự động các nền tảng ứng dụng. Có nhiều lựa chọn máy chủ MEC như các Nền tảng phần mềm MEC của EdgeGallery thiết bị của Gigabyte, Intel, IBM, ADLINK, cung cấp hiệu năng cao cho quản lý và xử lý Cisco, NVIDIA... Như đã đề cập thì tốc độ là các ứng dụng AI hay liên quan đến dữ liệu yêu cầu quan trọng của MEC do đó cần có video/hình ảnh như nhận dạng cử chỉ, nhận máy chủ với bộ xử lý hiệu suất cao. Tuy dạng khuôn mặt, xử lý video. nhiên, lựa chọn cấu hình máy chủ sẽ tùy thuộc vào từng bài toán ứng dụng cụ thể, đối 4. KẾT LUẬN với yêu cầu cần xử lý khối lượng dữ liệu lớn Trong bài báo này, chúng tôi đã nghiên thì cần hệ thống nhiều máy chủ mạnh và cứu kiến trúc tham chiếu MEC và trình bày ngược lại. Ngoài ra, nền tảng phần mềm các yêu cầu cần thiết đối với MEC để phục MEC cho phép triển khai theo kiến trúc vụ cho việc triển khai MEC trong các nghiên Micro-services nên có thể chia khối phần cứu, ứng dụng tương lai. Ngoài ra, phần mềm thành các service nhỏ hơn và kết hợp nghiên cứu và đánh giá về phần cứng cũng hiệu năng của nhiều máy chủ với nhau. như các nền tảng phần mềm MEC cũng sẽ Đối với nền tảng phần mềm MEC, chúng cũng cấp thông tin hữu ích cho việc lựa chọn tôi tập trung vào các nền tảng mã nguồn mở các thành phần MEC thích hợp đối với từng như LF Akraino, StarlingX, EdgeX Foundry, loại hình dịch vụ, ứng dụng nhằm đảm bảo EdgeGallery, RedHat. Red Hat sử dụng tối đa hóa hiệu năng và chi phí. Containers và Kubernetes để dễ dàng thực hiện cấu hình, triển khai, quản lý và giám sát 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO cả những ứng dụng quy mô lớn. StarlingX cũng là một nền tảng mã nguồn mở MEC [1] A. Ahmed and E. A. (2016), "A survey on khác được tích hợp các mô đun OpenStack, mobile edge computing," in 2016 10th International Conference on Intelligent Kubernetes, Ceph, OVS-DPDK nhằm đáp Systems and Control (ISCO), Coimbatore, ứng được các yêu cầu cao về bảo mật và tính India. khả dụng. Còn nền tảng phần mềm của [2] "ETSI GS MEC 003 (2020): “Mobile Edge EdgeX Foundry lại cung cấp một cơ chế Computing (MEC); Framework and chuyển đổi 2 chiều giữa các thiết bị biên và Reference Architecture.”". các ứng dụng trên đám mây/máy chủ. Do đó, [3] ETSI GS MEC 002 (2018): "Multi-access nền tảng EdgeX Foundry hình thành nên các Edge Computing (MEC); Phase 2: Use lớp dịch vụ tương ứng như dịch vụ cho thiết Cases and Requirements". bị, dịch vụ lõi, dịch vụ hỗ trợ, dịch vụ ứng dụng, dịch vụ quản lý và dịch vụ bảo mật. LF Akraino đưa ra một nền tảng với tập hữu hạn 136